一種電子雷管引火藥劑的研究

2020-07-08 02:00:56方云輝

科學技術創新 2020年15期

方云輝

（福建海峽科化股份有限公司永春分公司，福建泉州362615）

1 概述

電子雷管是采用電子模塊控制雷管起爆延期時間、起爆能量控制功能，內置雷管身份信息碼和起爆密碼，能對自身功能、性能以及雷管點火元件的電性能進行測試，并能和起爆控制器及其他外部控制設備進行通信的一種新型的延期雷管。它與傳統雷管通過控制延期藥劑燃燒時間長短來實現延期的方式不同，主要是通過電子延時芯片來實現延時功能。電子雷管內部電子控制模塊能對延期時間進行編碼、內部含有身份信息和起爆密碼，在起爆網路連接時能進行自身完好性測試，并能進行單向或雙向通信，接到起爆指令后，電容放電將引火藥球頭點燃，從而激發雷管起爆[1]。電子雷管具有防水、防靜電、抗雜散電流等優異的安全性能，可按照爆破設計需要在線修改延期時間，在線檢測雷管網絡連接質量，有效解決丟炮問題，精確的延時確保微差減震爆破方案的準確實施，適應各種復雜條件爆破，抗干擾能力強，安全可控，必須使用專用的設備在公安劃定的區域范圍和時間內方能起爆。由于具備“聯網檢測、密碼起爆、智能控爆、爆后反饋”等功能特點，在減少爆破振動、提高爆破效率、有效遏制私制爆炸物品、防止使用環節非法流失等方面都具有獨特技術優勢，為推動民爆行業高質量發展起到積極作用。2018 年9月17 日，工信部安全生產司和公安部治安管理局在貴州省貴陽市聯合召開民爆行業智能制造現場推廣會，要求各省電子雷管使用率每年遞增不得低于20%，到2022 年底，基本實現電子雷管全面使用。近兩年全國雷管企業的電子雷管生產線數量、生產量迅猛增長，至2019 年10 月份共生產電子雷管4339 萬發[2]，是2018 年全年1600 萬發的2.7 倍。我司也在2019 年正式推出電子雷管產品。在電子雷管產品推向市場之前，我們做了大量的試驗準備工作。

2 電子芯片與引火藥劑匹配試驗

國內生產的電子雷管芯片內部硬件結構基本相同，主要由電阻絲、電容、電路板、二級管四個功能部件組成。不同廠家的芯片硬件差異主要是電阻絲、電容技術來源不同。我司的電子雷管試驗開始于2012 年，當年進行的試驗只是作為一種技術儲備。2018 年我司正式對電子雷管立項，前后陸續邀請了國內多家芯片廠家技術人員來我司進行相關實驗，該項目到2019 年上半年取得階段性成果。面對國內已經投入應用的多種電子雷管芯片，我司芯片選型時，首先考慮芯片本身質量要穩定可靠，其次選用的芯片盡量不對現有生產工藝、材料造成改變。我司經過對符合要求的芯片進行大量、系統的實驗，對芯片性能指標進行驗證，綜合考慮從中選擇了無錫盛景電子科技有限公司的一款芯片電阻值8Ω 的芯片。該芯片的電阻值范圍7.2Ω-8.8Ω，為貼片電阻，電容為兩個并聯22uf。單有芯片沒有引火藥，依然無法起爆雷管，由于藥球引火藥劑相對比較敏感不利于長途運輸，以及成本高，芯片選型確定后我司技術人員立即進行了引火藥劑自主生產的試驗，先后試驗了苦味酸鉀系、二硝基重氮酚系、三硝基間苯二酚鉛系、硝酸肼鎳藥劑系、硫氰酸鉛、氯酸鉀、鉻酸鉛系等多種引火藥劑，每種引火藥劑生產出來的藥球頭，各有其特點。苦味酸鉀、二元物、聚乙烯醇的試驗情況。優點：藥劑制備簡單。缺點：發火精度差，藥球頭水分對藥球頭影響很多，芯片電阻值6Ω 以下時發火可靠性降低。二硝基重酚、鉛丹、硅粉、聚乙烯醇的試驗情況。優點：發火均勻好，發火可靠，各項指標均符合要求，我司對這種藥劑非常有經驗，生產條件可以粗放。缺點：對芯片電阻值有要求，芯片電阻值7Ω 以下時發火可靠性降低。三硝基間苯二酚鉛、聚乙烯醇的試驗情況。優點：發火均勻好，發火可靠，各項指標均符合要求。缺點：藥劑較為敏感，需要更換管殼才能通過落錘測試。硝酸肼鎳、聚乙烯醇的試驗情況。優點：藥劑組份單一，制備簡單。缺點：發火可靠性有些不足，測試1000 發，出現2 發引火頭未點著。硫氰酸鉛、氯酸鉀、鉻酸鉛的試驗情況。優點：藥球頭生產出來發火均勻性好，藥劑不需要自己生產。缺點：在福建潮濕環境中，藥劑對電阻絲的腐蝕作用很強，一個月時間內出現百分之十的電阻絲銹蝕斷。通過試驗對比各種藥劑的優缺點，二硝基重氮酚系藥劑在8Ω 阻值芯片下發火均勻性好、發火可靠性高，綜合性能最佳，最終確定選用二硝基重氮酚系藥劑。在確定藥劑類型后，我司對藥劑材料、規格、比例等數據再次通過大量的試驗進行驗證，確定藥劑成分鉛丹：硅粉：二硝基重氮酚=9：1：2（重量比），其中原材料鉛丹、硅粉取300 目篩下物，二硝基重氮酚含水量30%-40%，使用5%濃度的聚乙烯醇溶液作為粘合劑，在粘合劑中逐一將二硝基重氮酚、硅粉、鉛丹三種材料加入，再三種組份混合均勻后手工攪拌30 分鐘備用。引火藥球頭重量控制在45mg-55mg 范圍內，大小均勻，藥劑包裹緊密，無氣孔，水分控制在0.6%以下，引火藥球頭水分化驗合格后再在藥頭外部蘸一層防潮漆。用此配方生產出電子引火元件裝配成電子雷管，按照WJ9085-2015《工業數碼電子雷管》進行廠內性能測試，各項性能指標均符合性能要求，部分指標優于電子雷管國標要求。產品送煤炭工業淮北爆破器材產品質量監督檢驗中心進行檢測，各項指標合格。其中與引火藥頭有關的項目檢測結果如下：